Инновационная сложность

Рис. 3: Системотехника и социотехника: модель интеграции сложной системы

В системотехнике формируется новый тип технических систем, в которых произошло не только количественное увеличение числа компонентов и связей, но и сама эта система стала рассматриваться как целостная, хотя и состоящая из разнородных элементов, процессов, связей и отношений. Сложность технической системы обусловлена переходом от простой системы к составной и от акцента на анализе ее частей к рассмотрению целого. Сложность современных технических систем заключается в разнообразии и неоднородности их компонентов, связей между ними, их свойств. Использование в технической системе совместно даже только электрических и механических компонентов вызывает резкое усложнение связей между ними и нелегкие проблемы синтеза знаний в процессе моделирования и теоретического объяснения функционирования этих компонентов в системе. Объектом же современной инженерной деятельности становятся связи между человеком и машиной, экономические и в определенной степени социальные связи. Показателем сложности современных технических систем является также и то обстаятельство, что при их проектировании необходимо учитывать окружающую среду системы, рассматриваемую в качестве ее внешнего элемента. Вместо отдельного технического устройства, механизма, машины и т. д. объектом исследования и проектирования становится сложная человеко-машинная система.

Целостное описание сложной технической системы в системотехнике основывается на использовании методов и средств системного подхода. Таким образом здесь мы наблюдаем новый виток эволюции сложности, поскольку техническая система начинает рассматривать как социотехническая. Тогда фактически исследуются и проектируются системы деятельности с включенными в них машинными компонентами. Такой подход особенно рельефно выразился в разработках автоматизированных систем управления отраслями промышленности, особенно интенсивно развивашийся в нашей стране в 1970-е гг. в связи с задачей внедрения вычислительной техники в системы управления оборонных отраслей. В процессе внедрения такого рода автоматизированных систем (АСУ) стало очевидно, что прежде чем начать разработку АСУ предприятием или целой отраслью промышленности, необходимо провести анализ существующих организационных структур управления, т. е. проектировать систему управленческой деятельности. Причем управление не может быть полностью рудуцировано к его кибернетической модели, а должно рассматриваться как сложный динамический социально-экономический и организационно-технический процесс. Такая редукция была возможна лишь на первом этапе внедрения АСУ, когда направление автоматизации определялось не столько необходимостью и важностью выбранных задач, сколько их подготовленностью к автоматизации и возможностями реализации на существующей информационной и технической базе, т. е. так называемых «рутинных» процессов (типа бухгалтерского учета). Процесс создания АСУ становится сложной деятельностью, что стимулировало появление особых системотехнических групп и отделов, главная задача которых – стыковка деятельностей других инженерных групп, забота о создаваемой системе в целом. Поэтому именно в это время в различных российских вузах организуются кафедры системотехники, одной из главных задач которых является подготовка такого рода специалистов (точнее «универсалистов»), обладающих широким системным мышлением. Основными задачами таких инженеров-системотехников при разработке АСУ становятся интеграция системы в единое целое и системная организация процесса ее проектирования. Именно для решения такого рода системных задач и создавались в проектирующих эти системы организациях специальные подразделения – системного обеспечения АСУ. Главным образом системное обеспечение АСУ должно было быть сконцентрировано на научно-исследовательской деятельности, направленной на развитие и разработку системных проектных решений, обеспечивающих интеграцию системы, т. е. стыковка и обеспечение совместимости отдельных задач и подсистем, а также с системами верхнего и нижнего уровней управления.

Необходимость системного обеспечения АСУ стала очевидной на тех этапах развития, когда были уже созданы различные автоматизированные системы, появлялись все новые задачи, подлежащие автоматизации, и весь процесс становился трудно обозримым. Поэтому системное обеспечение разработки должно было быть направлено на решение тех задач, которые не могли быть предметом специального рассмотрения ни в одной из подсистем. Центральным звеном разработки АСУ становится именно системное проектирование, которое состоит из двух основных частей – создания системной модели АСУ и разработка системной модели деятельности по созданию АСУ. Следующий виток эволюции сложности в описании и проектировании технических систем связан с развитием наносистемотехники, наряду с макросистемотехникой.

Обычно системотехнику переводят как теорию сложных систем – large-scale systems (многоразмерные системы) – и этот термин сегодня часто применяют по отношению к наносистемам, рассматриваемым как сложные системы на наноуровне. В наносистемотехнике проблематика соотношения простоты и сложности нашла наиболее яркое выражение в концепции квантовых точек, которые являются такими крошечными частицами, как будто они – отдельные атомы, но в то же самое время «состоят из массива атомных кластеров», имеют сложную структуру, хотя и «представляют собой предельный случай систем с пониженной размерностью», т. е. являются «нульмерными системами». «Хотя кластеры, или островки, обладают определенной формой и конечными размерами (единицы или десятки нанометров), для данного типа структур принят термин «наноточки»» [347]. Например, один из видов наноточек, так называемые «корнельские наноточки» (см. рис. 4), являются «наночастицами, состоящими их ядра примерно в 2,2 нанометра в диаметре, в свою очередь содержащего несколько цветных молекул, которые окружены защитной кремниевой оболочкой, делающей целую частицу размером около 25 nm в диаметре. Исследователи назвали ее «ядерно-оболочковой архитектурой» [348]. Центральным понятием здесь является понятие элемента, который в общем виде лишь относительно неделим, но для данной системы он может рассматриваться как абсолютно неделимый. Если же элементы в свою очередь рассматриваются как системы, то это уже будут системы другого уровня, чем данная исследуемая система. Точно также и в нанотехнологии нанотрубки, с одной стороны, являются простейшими единицами более сложных наноструктур («при синтезе получается смесь нанторубок разных типов с различным характером и величиной электропроводности»), с другой – «нанотрубки могут иметь различную атомную структуру, причем трубки разной структуры имеют разные свойства», например, с точки электропроводности в зависимости от их структуры «они могут быть металлическими или полупроводящими». [349]

Рис. 4. Схематическое представление «корнельской наноточки» (Cornell Dot), в которую входит несколько молекул флуоресцентного родамина, окрашенного и включенного в центр капсулы. Окраска может изменяться в совокупности с кремнием, показанным слева в капсуле [350]

Таким образом, в системотехнике происходит возрастание сложности технических систем не только на уровне описания, но и в реальной технической практике.

С одной стороны, сложность технической системы связана с ее превращением сначала в человеко-машинную, а затем в социотехническую систему. В этом случае при их исследовании и проектировании становится необходимым учитывать внешние по отношению к технической системе факторы – социальную и природную среду. Деятельность использования и деятельность создания и совершенствования таких систем становятся неразрывно связанными с самими этими системами. Наиболее ярко эта тенденция проявляется в сфере социально-инженерных разработок. Проектирование не прекращается тогда, когда система уже создана, а поскольку система может устареть еще до того, как она создана, в проекте должны быть предусмотрены ее возможные будущие модификации. В проекте сложной человеко-машинной системы невозможно заранее учесть все параметры и особенности ее функционирования (можно лишь предсказать их с определенной степенью вероятности), поэтому в современной инженерной деятельности становится необходимой особая деятельность внедрения. Эта деятельность направлена на корректировку проектных решений в процессе отладки системы и в соответствии с изменениями социальных, природных, экономических, технических и т. п. условий, поскольку окружающая среда включается в проектируемую систему в качестве особого элемента. Продукт социотехнической деятельности – сложную систему – нельзя пощупать как штучное изделие – продукт традиционной инженерной деятельности. Однако это не значит, что он не существует реально. Он принадлежит к иным – социальным и психологическим реалиям, не регистрируемым с точки зрения традиционной инженерной позиции, основывающейся лишь на естественнонаучных знаниях и представлениях. «Социальные компоненты социотехнических систем не только нельзя игнорировать, но их необходимо учитывать в первую очередь. Для этого требуется проведение особых исследований. Действительно сегодня уже недостаточно говорить лишь об оценке последствий встраивания готовых технических систем в социальную среду. Социальные и технические компоненты социотехнических систем становятся объектом системного проектирования. Вероятно, правильнее даже говорить об социоэкологически-технических системах, поскольку экологическая проблематика в плане применения сложных технических систем приобретает с течением времени все большее значение» [351].